基于增強型GaN HEMT的48V轉1V負載點電源模塊設計

黃偉，周德金，許媛，何寧業，胡一波 ，胡文新，陳珍海

（1.黃山市祁門新飛電子科技發展有限公司，安徽 黃山 245600；2.黃山學院 信息工程學院，安徽 黃山 245021）

0 引言

當前新一代通信系統的設計中面臨著日益嚴峻的電源系統設計的挑戰，電源系統需管理更多電壓以及更廣泛的輸入電壓范圍。隨著整機系統對電源模塊小型化和功率密度要求日益嚴格，如何在空間越來越小的情況下，提供越來越高的輸出功率，并具有超高速瞬態響應和最佳的性價比，是通信電源設計的一個綜合瓶頸問題。新型負載點電源模塊是目前通信電源的主要實現方式，而實現其小型化和功率密度提升的主要途徑就是提高電源系統的開關工作頻率[1-3]。

以硅材料為基礎的傳統電力電子功率器件已逐步逼近其理論極限，難以滿足電力電子技術高頻化和高功率密度化的發展需求。與傳統的Si基功率器件相比，GaN功率器件[4]展現了其在導通電阻和開關速度上的明顯優勢，可以使電源系統實現更小體積、更高頻率及更高效率，從而在汽車、通信、工業控制等領域中具有廣闊的應用前景[5-7]。增強型高電子遷移率晶體管（HEMT）是GaN功率器件面向電力電子領域應用的主要器件[8-10]。GaN HEMT的主要優點有極低的門極電荷，極低的分布電容、超快的開關速度、超小的器件體積、優異的品質因數、超低的開關損耗和很低的器件發熱。在同樣的耐壓條件下，其與Si基MOSFET相比主要有：導通電阻和器件體積小、開關速度快、電流密度大和功率密度高的特點。……